Transposoonmutagenees

Transposoonmutagenees on protsess, mille kaudu transponeeruv DNA element ehk transposoon siseneb juhuslikku kohta genoomis rikkudes geeni 

lugemisraami või häirides selle funktsiooni. Rikutud geenide pärandumisel järgmisele 

põlvkonnale tekivad mutatsioonid.

Transposoonide määratlemisel ei ole teadlaste seas täielikku üksmeelt ning esineb laiem definitsioon, mis hõlmab transponeeruvaid elemente kõikides organismides ja kitsam definitsioon, mis tõstab transposooni nimetuse kaudu esile ainult bakterites paiknevad Tn transposoonid.

Transponeeruvate elementide põhjustatud mutagenees esineb looduses kõikides organismides. Transposoonmutageneesist rääkides mõeldakse eelkõige bakterites toimuvat mutageneesi, mida põhjustavad Tn transposoonid.

Transposoonmutageneesi kasutatakse bakterigeneetikas laboratoorse meetodina. Transposoonmutageneesi abil on võimalik uurida mitmesuguseid rakulisi protsesse.

Transposoonmutageneesil on ka oma osa multiresistentsete bakteritüvede tekkimisel, mis on tänapäeval suureks probleemiks haiglates, kus levivad bakterid, mida ühegi antibiootikumiga ei ole võimalik hävitada.

Avastamine

Esimene, kes transposoonmutageneesi uuris, oli ameeriklane Barbara McClintock, kes 1940. aastate lõpus avastas transponeeruvad elemendid maisist maisiterade värvuse ja mustri geneetilisel analüüsil. Barbara McClintock lükkas transponeeruvate elementide ("hüppavate geenide") avastusega ümber tolleaegse uskumuse, et geenid on kromosoomis kindlalt paigas ega liigu sealt kuskile. Alles uute meetodite kasutuselevõtmisel 1960. ja 1970. aastatel saadi kinnitavaid tõendeid liikuvate DNA elementide esinemise kohta ka teistes organismides, kui avastati transposoonid viirustes ja bakterites. 1983. aastal pälvis Barbara McClintock Nobeli auhinna transponeeruvate elementide avastamise eest maisis.

Transposoonid

Liittransposoon

Transposoonid on liikuvad DNA elemendid, mis on võimelised ühe raku piires ümber paigutuma. Need võivad "hüpata" erinevate kromosoomi osade vahel, või ühest DNA molekulist teise. Transposoonidest rääkides mõeldakse eelkõige transponeeruvaid elemente bakterites (Tn transposoonid), eukarüootsetes organismides nimetatakse neid teisiti. Näiteks äädikakärbsel (Drosophila melanogaster) on transponeeruvad P elemendid, maisis Ac ja Ds elemendid. Mariner-tüüpi elemendid esinevad nematoodidel, seentel ja inimestel.

Transposoon Tn3. tnpA tähistab transposaasi geeni, bla on ampitsilliini resistentsuse geen. Nooled tähistavad pöördkordusjärjestusi (IR) transposooni otstes. Tn3 perekonda kuuluvad transposoonid ei sisalda IS elemente

Transposoon koosneb kahest põhiosast: transposooni otstest ning transponeerumiseks vajalike valke kodeerivatest geenidest. Transposooni otsad kujutavad endast pöördkordusjärjestusi (IR-inverted repeat). Tavaliselt sisaldavad transposoonid ka muid geene, näiteks antibiootikumide või raskmetallide resistentsusgeene ning kataboolseid geene. Komplekssetel transposoonidel on lisaks mõlemas otsas IS elemendid, mis muudavad nad liittransposoonideks, sest IS elemendid on samuti transponeeruvad. IS elemendid on väikseimad (700–2500 aluspaari) mobiilsed DNA elemendid ning nad kodeerivad ainult transpositsiooniks vajalikke valke. IS elemendid võivad olla transposoonis orienteeritud samasuunaliselt (näiteks IS1 Tn9-s) või vastassuunaliselt (näiteks IS50 Tn5-s).

Transponeerumise mehhanismid

Transpositsioon võib toimuda kahel viisil. Replikatiivsel transpositsioonil toimub transpositsiooni käigus transponeeruva elemendi replikatsioon, nii et lõpptulemusena jääb koopia transposoonist nii doonori kui ka retsipiendi molekuli, näiteks Tn3 tüüpi elementidel. Teiseks võimaluseks on "lõika ja kleebi" (cut and paste) printsiip, kus transposoon lõigatakse doonormolekulist välja.

Transposooni liikumist katalüüsib ensüüm nimega transposaas, mis lõikab transposooni välja, aitab sellel seostuda sihtmärk-DNA molekuliga ja teeb sihtmärkjärjestusse "kleepuvate otstega" katked, mis on vajalikud transposooni sisenemiseks. Kleepuvateks otsteks nimetatakse DNA ahela otstes olevaid lühikesi üksikahelalisi lõike. Kleepuvatest otstest allesjäävatele üksikahelalistele sihtmärk-DNA lõikudele sünteesib komplementaarsed ahelad DNA polümeraas ja DNA ahelate otsad ühendab ligaas. Selle tulemusena tekivad sihtmärkjärjestusse 2–14 aluspaari pikkused duplikatsioonid kummalegi poole inserteerunud transposooni.

Transposoonide "hüppamiseks" on vaja transposaasi, mis katalüüsib transposooni liikumist ühest molekulist teise, ja transposooni otsmisi järjestusi, millele seondub transposaas, et "hüppamist" läbi viia. Transposaasi geen ei pea olema transposooni enda koosseisus, vaid võib eraldi esineda plasmiidis või kromosoomis ja ikkagi transposooni liikuma panna.

Transposoonide sisenemine on enamasti juhuslik, sest transposoonid ei vaja "hüppamiseks" homoloogiat transposooni ja sihtmärkjärjestuse vahel erinevalt homoloogilisest rekombinatsioonist. Transposoonide sisenemisega sihtmärk-DNA-sse võib kaasneda geenide lugemisraamide või regulatoorsete piirkondade juhuslik "ära rikkumine". Transposoonide transponeerumine võib põhjustada ka suuremaid geneetilisi ümberkorraldusi, mille tulemuseks on transposoonile külgnevate DNA lõikude ümberpöördumine (inverteerumine) või väljalangemine (deleteerumine). Kui kaks rekombineeruvat transposooni on kromosoomis vastupidises orientatsioonis, siis toimub nende vahele jääva segmendi inversioon, kui samasuunaliselt, segment deleteerub. Transposoonid võivad põhjustada ka kromosoomidevahelisi ümberkorraldusi (nii homoloogiliste kui ka mittehomoloogiliste kromosoomide puhul). Sel juhul tekib tütarkromatiidide vahelise ristsiirde tulemusena kaks produkti: kromosoom, milles transposoonidevaheline ala on kahekordistunud ja kromosoom, millest see on kaotsi läinud. Mõnede transposoonide otstes on otsast väljapoole suunatud promootorjärjestused, mis võivad aktiveerida transposooniga külgnevate geenide transkriptsiooni.

Mobiilsete elementide (transposoonide ja IS elementide) transponeerumine toimub bakterirakus tavaliselt väga madala sagedusega. Vastasel korral suureneks rakkudes transpositsiooniga kaasnevate geneetiliste ümberkorralduste sagedus, mille tulemusena võivad välja lülituda rakule eluliselt tähtsad geenid. Näiteks, kodeerib Tn5 repressorvalku, mis pärsib Tn5 transpositsiooni toimumist. Repressori translatsioon algab transposaasi geeni seest ja seetõttu puudub tal täispika transposaasi N-terminaalne järjestus, mis ilmselt on transpositsiooni toimumiseks vajalik järjestus.

Kasulik või kahjulik?

Transposoonid on mutageenid, mis tagavad organismide geneetilise mitmekesisuse. Tekkinud mutatsioonid võivad olla bakterile kasulikud, andes neile eelise muteerumata bakterite ees ja sellega soodustades muteerunud bakterite levikut. See tähendab, et osadel ümberkorraldustel on organismile positiivne valikuväärtus ja sel juhul jääb mutatsioon genoomis püsima. Enamik mutatsioone, mis transposoonide sisenemine genoomi põhjustab, on siiski bakterile kahjulikud. Seega on transposoonid kui parasiidid, mis paljunevad organismis raku sisemiste ressursside arvelt ja kutsuvad genoomis esile enamasti kahjulikke muutusi.

Transposoonmutageneesi läbiviimine bakteris

Minitransposoon

Minitransposoon mini-Tn5Cm. Cm^r tähistab klooramfenikooli resistensuse geeni. Nooltega on tähistatud pöördkordusjärjestused (IR) minitransposooni otstes

Minitransposoonid on biotehnoloogiliselt konstrueeritud hõlbustamaks transposoonmutageneesi laboratoorseks läbiviimiseks. Minitransposoonid sisaldavad ainult transpositsiooni jaoks vajalikke otsmisi pöördkordusjärjestusi ja antibiootikumi resistentsusgeeni. Minitransposooni puhul on oluline, et selle koosseisus ei oleks transposaasi kodeerivat geeni. Transposaasi geeni puudumine muudab minitransposooni sisestamise stabiilseks, sest ilma transposaasita ei ole transposoon võimeline edasi "hüppama".

Minitransposoon on näiteks mini-Tn5, mis on konstrueeritud nii, et see sisaldab transpositsiooni jaoks vajalikke 19 aluspaari pikkusi Tn5 otsmisi pöördkordusjärjestusi. Nende vahele on konstrueeritud erinevaid resistentsusgeene, näiteks kanamütsiini, klooramfenikooli, 

tetratsükliini, streptomütsiini resistentsusi kodeerivaid geene. Erinevad resistentsusgeenid võimaldavad kasutada mini-Tn5 transposooni transposoonmutageneesiks mitmesugustes organismides.

Plasmiidse vektori valik

Bakter. 1 – kromosomaalne DNA 2 – plasmiidid

Plasmiid on rõngakujuline kaheahelaline DNA molekul, mis sisaldab autonoomset paljunemist võimaldavaid geneetilisi elemente (eelkõige replikatsiooni alguskohta e originit). Plasmiidi replikatsioon toimub peremeesraku ensüümsüsteemi abil. Vektori all mõistetakse DNA "kandurmolekuli", mille koosseisu saab sisestada uuritava DNA järjestusi ja mille abil saab uuritavat DNA-d paljundada peremeesorganismis. Lisaks originile sisaldavad plasmiidsed vektorid selektiivset markerit (näiteks ampitsilliini resistentsust tagavat geeni) ja unikaalseid restriktaaside lõikamiskohti, mis esinevad plasmiidis ainult üks kord.

Transposoonmutageneesi läbiviimiseks mingis bakteritüves on kõigepealt vajalik transposoon bakterirakkudesse sisestada. Selleks kasutatakse erinevaid plasmiidseid vektoreid, millesse on kloneeritud minitransposoon, näiteks pUTmini-Tn5. Oluline on, et minitransposooni kandev plasmiidne vektor ei replitseeruks bakteritüves, kus transposoonmutageneesi läbi viiakse. See omadus on vajalik selleks, et minitransposooni kandev plasmiid võimaldaks ainult minitransposooni ülekannet bakterirakkudesse, kuid ei jääks uuritavasse tüvesse püsima. Seetõttu kasutatakse minitransposooni kandvate plasmiididena "suitsiidplasmiide". "Suitsiidplasmiidid" on saanud oma nime selle järgi, et need suudavad replitseeruda vaid kindlalt selleks konstrueeritud bakteritüvedes. Nende viimisel teistesse tüvedesse ei ole "suitsiidplasmiidid" võimelised replitseeruma ning need elimineeruvad.

Kolmikristamine

Kolmikristamise käigus toimub minitransposooni kandva plasmiidi konjugatsioon doonortüvelt retsipienttüvesse, mida vahendab abistajatüvi.

Minitransposooni kandev plasmiid sisestatakse bakteritüvesse, kus soovitakse transposoonmutageneesi läbi viia, konjugatsiooni teel. Konjugatsiooniks nimetatakse bakteri DNA vahetut ülekannet doonortüvest retsipienttüvesse (vastuvõtjatüvesse), mis eeldab rakkudevahelist kontakti. Minitransposooni kandev plasmiid asub bakteritüves, mis on konjugatsiooni protsessis doonortüveks. Samasse plasmiidi on sisestatud transponeerumiseks vajalik transposaasi kodeeriv geen. Doonortüve kromosoomi on viidud geen, mis kodeerib plasmiidi replikatsiooniks vajalikku valku. Kuna see tüvi ei ole ise võimeline konjugatsioonil plasmiidi teise organismi üle kandma, kasutatakse lisaks veel nn helper- ehk abistajatüve, mis sisaldab minitransposooni konjugatsiooniks vajalikke valke kodeerivat plasmiidi. Retsipienttüved, kus transposoonmutageneesi teostada, võivad kuuluda paljude bakteriliikide hulka, näiteks Pseudomonas putida, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Erwinia carotovora. Minitransposooni kandva doonortüve, helpertüve ja retsipienttüve rakud kasvatatakse eksponentsiaalsesse kasvufaasi ning segatakse kokku mitteselektiivsele tardsöötmele ristumisplärakaks. Eksponentsiaalne kasvufaas on ajavahemik, kus uusi baktereid tekib ajaühikus proportsionaalselt olemasolevate bakterite hulgaga.

Transposoonmutantide selektsioon

Pärast konjugatsiooni toimumist plaaditakse kolme bakteri segu minimaalselektiivsöötmele, mille tingimused võimaldavad vaid transposoonmutandi kasvu. Minitransposooni kandvat plasmiidi sisaldava doonottüve ja helperplasmiidi sisaldava abistajatüve rakud ei ole võimelised kasvama minimaalsöötmel, mis ei sisalda ühtegi aminohapet, sest need on auksotroofsed proliini suhtes. Seega jäävad selektiivsöötmel ellu ja moodustavad kolooniaid vaid need retsipienttüve rakud, mille genoomi on juhuslikult lülitunud minitransposoon. Selektsiooniks kasutatakse antibiootikumi, mille resistentsusgeeni kannab konkreetne minitransposoon. Minitransposooni kandev doonorplasmiid elimineerub ja kuna transponeerumiseks vajalikku transposaasi ei kodeerita minitransposooni poolt, vaid plasmiidilt, siis ei saa minitransposoon hiljem enam esmasest sisenemiskohast edasi "hüpata".

Transposooni sisenemiskoha tuvastamine

Minitransposooni sisenemiskoha identifitseerimiseks genoomis kasutatakse mitut meetodit.

Kloneerimisvõte

Üks klassikalistest metoodikatest on transposoonmutandist kromosomaalse DNA eraldamine ja sellest minitransposooni sisaldava DNA lõigu kloneerimine koos seda ümbritseva DNA-ga. Kloneerimist hõlbustab minitransposooni koosseisus olev antibiootikumi resistentsusgeen, mis võimaldab antibiootikumi selektsiooni abil antud DNA regiooni sisaldavat plasmiidi teistest eraldada. Pärast kloneerimist määratakse sekveneerimisega minitransposooni sisenemiskoha DNA järjestus ja võrreldakse seda DNA andmebaasis olevate järjestustega selleks, et teada saada, millisesse geeni või regulatoorsesse piirkonda minitransposoon on inserteerunud.

ARB-PCR

Teine, enamkasutatud meetod minitransposooni sisenemiskoha kindlakstegemiseks on ARB-PCR. Selleks kasutatakse praimerite komplekti, millest üks praimer on disainitud komplementaarsena minitransposooni otsale, teine praimer, nn kõdupraimer, sisaldab oma järjestuses juhuslikke nukleotiide ja vaid 4–6-nukleotiidseid järjestusi – ankurjärjestusi, mis korduvad uuritava organismi genoomis sageli. Ankurjärjestuse abil seondub praimer erinevatesse genoomi regioonidesse ja juhul kui selle praimeri seondumine on piisavalt lähedal minitransposooni otsale, sünteesitakse PCR produkt minitransposooni otsa spetsiifilise praimeri ja kõdupraimeri abil. Seejärel määratakse saadud PCR produkti järjestus sekveneerimisega ja saadakse teada minitransposooni sisenemiskoht genoomis.

Kasutusalad

Transposoonmutageneesi kasutatakse bakterigeneetikas laboratoorse meetodina mutantsete bakteritüvede saamiseks. Transposooni sisenemise abil genoomi saab välja lülitada juhuslikke geene ning jälgida, kas ja kuidas bakter sellise olukorraga toime tuleb, või avastada geene, mille rikkumine mõjutab oluliselt mutatsioonisagedust. Üldjuhul on transposoonmutageneesi läbiviimise eesmärgiks uurida teatud geeni või valgu funktsiooni.

Transposoonmutagenees on alternatiivne meetod insertsioonilisele mutageneesile onkogeenide identifitseerimiseks selgroogsetes loomades. Sel juhul konstrueeritakse selline transposoon, mis häirib geeni funktsiooni maksimaalselt (näiteks Sleeping Beauty). Täpsemalt sisaldab taoline transposoon signaale, et katkestada rikutud geeni ekspressioon sisenemiskoha lähedalt ja seejärel taaskäivitada teise katkestatud geeni ekspressioon.

Multiresistentsed bakteritüved

Antibiootikumide kasutuselevõtmisest alates on bakterid arendanud omale kaitsemehhanisme, mis võimaldaksid neil antibiootikume sisaldavas keskkonnas toime tulla. Tänapäeval on meditsiinis suur probleem patogeensete bakteritega, mis on endale hankinud erinevaid resistentsusgeene, olles sel viisil resistentsed mitmele antibiootikumile korraga st multiresistentsed. Multiresistentsed patogeensed bakterid põhjustavad haiglates, kus kasutatakse palju antibiootikume, raskeid epideemiaid, mille kontrolli alla saamine on järjest raskem.

Enamus transposoone kannavad antibiootikumide resistentsusgeene. Seega soodustab transposoonide "hüppamine" ühest DNA molekulist teise (plasmiidist kromosoomi ja vastupidi) resistentsuse kiiret levikut bakteripopulatsioonis.

Multiresistentsus levib näiteks R-plasmiidide (R-resistance) abil. R-plasmiidid on kahekomponendilised, koosnedes ülekandefaktorist RTF (resistance transfer factor), mis annab plasmiidile võime konjugatsiooni teel üle kanduda, ja R-determinandist, mis sisaldab resistentsusgeene. Enamasti paiknevad resistentsusgeenid transposoonides, mis on läinud R-plasmiidi koosseisu. Kuna R-plasmiidid pole liigispetsiifilised, võivad nad üle kanduda eri liiki bakteritele. See on peamine multiresistentsete bakterite kiire leviku põhjus.

Horisontaalne geeniülekanne

Horisontaalne geeniülekanne ehk horisontaalne geenisiire on geneetilise informatsiooni kandumine ühest organismist teise muul viisil kui traditsioonilise paljunemise kaudu. Nimetatakse ka lateraalseks geeniülekandeks, vastandudes vertikaalsele, kus geenide ülekandmine toimub vanempõlvkonnalt järglastele seksuaalse või aseksuaalse sigimise kaudu. On näidatud, et horisontaalne geeniülekanne on oluline paljude organismide evolutsioonis.

"Elu puu", ilmestamaks horisontaalset ja vertikaalset geeniülekannet

Horisontaalne geeniülekanne on peamiseks bakterite 

antibiootikumiresistentsuse põhjuseks ja mängib olulist rolli nende võimes lagundada uusi ühendeid, näiteks inimese loodud keemilisi taimekaitsevahendeid.

Horisontaalses geeniülekandes osalevad tihti mõõdukad bakteriofaagid ja plasmiidid. 

Geenid, mis vastutavad antibiootikumiresistentsuse eest ühes bakteriliigis, kanduvad üle teistele liikidele läbi erinevate mehhanismide (näiteks F-pilide kaudu). See on muutumas laialdaseks probleemiks meditsiinis ning üheks oluliseks põhjuseks, miks patsiendid ei tohiks antibiootikume manustada ilma arsti vastava retseptita.

Viimastel aastatel on kindlaks tehtud, et bakterite vahel toimub horisontaalne geeniülekanne palju sagedamini kui varem arvati. Seetõttu on geneetikud hakanud vertikaalse ülekande kõrvalt sellele ka järjest enam tähelepanu pöörama.

Kunstlik horisontaalne geeniülekanne on põhiliseks tööriistaks geenitehnoloogias.

Ajalugu

1951. aastal täheldati horisontaalset geeniülekannet esmakordselt. Artiklis kirjeldati kuidas virulentsusgeeni ülekandumise tagajärjel muutus avirulentne Corynebacterium diphtheriae tüvi virulentseks. Sellega lahendati ka difteeria mõistatus (bakteriga nakatunud patsientidel ei pidanud esialgu haiguslikke sümptomeid esinema, need võisid aga hiljem tekkida). See fenomen oli ühtlasi esimeseks näiteks lüsogeense tsükli olulisusest.

1959. aastal kirjeldati esimesena bakteritesisest geeniülekannet. Väljaandes demonstreeriti antibiootikumiresistentsuse edastamist ühelt bakteriliigilt teisele. 1980. aastate keskel ennustas Syvanen, et on olemas lateraalne geeniülekanne, millel on bioloogiline tähtsus ning mis on osalenud evolutsioonilise ajaloo kujundamises Maal alates elu tekke algusest.

1999. aastal märkisid Jain, Rivera ja Lake: "Geenide ja genoomide uuringud näitavad, et prokarüootide vahel on toimunud märkimisväärselt palju horisontaalseid geeniülekandeid ning sel protsessil on tähtsus ka üherakuliste eukarüootide hulgas ja protistide evolutsioonis."

Levimus ja olulisus hulkraksete eukarüootide seas on tänapäeval veel ebaselge.

Järjest kasvava tõendusmaterjali valguses, mis vihjab selle fenomeni evolutsioonilisele olulisusele, on molekulaarbioloogid horisontaalset geeniülekannet kirjeldanud ka kui "uut paradigmat bioloogias".

On kardetud, et see protsess kujutab endast varjatud ohtu, kuna võimaldab transgeense DNA levimist liikide vahel.

Mehhanismid

Horisontaalne geeniülekanne võib toimuda mitme erineva mehhanismi kaudu:

• Transformatsioon, geneetilise info sisenemine väliskeskkonnast bakterisse läbi rakumembraani. Seda protsessi kasutatakse tihti geenitehnoloogias, et sisestada bakteritesse uusi geene, mis võimaldaksid neid kasutada tööstuslikel või meditsiinilistel eesmärkidel.
• Transduktsioon, geneetilise info kandumine ühelt bakterirakult teisele viiruste (bakteriofaagide või faagide) vahendusel.
• Konjugatsioon, geneetilise info kandumine ühelt bakterilt teisele otsese rakk-rakk kontakti läbi.
• Geene kandvad vahendajad, raku poolt kodeeritud viirusesarnased elemendid, mida on leitud alfaproteobakterite hulka kuuluva Rhodobacterales seltsi esindajatelt.

Viirused

Viirus nimega Sputnik nakatab amööbe, kuid ei suuda paljuneda, kui Mimiviirus pole eelnevalt sama rakku nakatanud. Kuigi Sputniku 13. geenil on vähe ühist ühegi teise teadaoleva geeniga, on kolm neist lähedalt suguluses Mimi- ja Mamaviiruse geenidega. See võimaldab oletada, et satelliitviirus saab teostada horisontaalset ülekannet viiruste vahel analoogselt bakteriofaagidele, mis vahendavad geneetilist informatsiooni bakterite vahel.

Prokarüoodid

Horisontaalne geeniülekanne on bakterite hulgas väga levinud, seda ka evolutsiooniliselt kaugete liikide vahel. Arvatakse, et see protsess on oluliseks põhjuseks kasvavale ravimiresistentsusele. Üks bakterirakk, omandades resistentsuse, kannab vastavad geenid kiiresti üle teistele liikidele. See protsess mängib rolli ka virulentsusfaktorite, eksotoksiinide ja -ensüümide levikus. On välja pakutud strateegiaid, võitlemaks kindlate bakteriaalsete infektsioonide vastu, mille sihtmärgiks oleksid spetsiifilised virulentsusfaktorid ja mobiilsed geneetilised elemendid.

Eukarüoodid

"Järjestuste võrdlemine viitab paljude geenide hiljutisele horisontaalsele ülekandele eri liikide vahel, hõlmates ka fülogeneetiliste domeenide vahelisi ülekandeid. Mis tähendab, et liikide fülogeneetilist ajalugu ei saa lõplikult määrata ainult üksikute geenide evolutsioonipuu järgi."

• DNA järjestuste analüüs vihjab, et horisontaalne geeniülekanne on toimunud eukarüootides ka kloroplastide ja mitokondrite genoomidest tuumagenoomi. Endosümbioositeooria väidab, et kloroplastid ja mitokondrid pärinevad rakkudest, kes on eukarüootide poolt fagotsüteeritud ja jäänud sinna endosümbiontideks.
• Hästi on dokumenteeritud horisontaalset geeniülekannet bakteritelt seentele, eriti pagaripärmile.
• Arizona Ülikooli teadlased on leidnud, et herne-lehetäi (Acyrthosiphon pisum) genoom sisaldab mitmeid geene, mis on ülekandunud seentelt. Taimed, seened ja mikroorganismid suudavad sünteesida karotenoide, aga toruleeni sünteesivad herne-lehetäid on teadaolevalt ainukesed omataolised loomariigis.
• Hiljuti hüpotiseeriti, et malaariat põhjustav patogeen Plasmodium vivax on horisontaalse ülekande abil omandanud geneetilist informatsiooni inimestelt, mis võib kaasa aidata tema pikaajalisele vastupidavusele inimkehas.
• 2012. aastal kirjeldati uut võimalikku horisontaalse geeniülekande mehhanismi, mida vahendas bakteriofaag ja mis toimus prokarüootide ja eukarüootide vahel.
• Hypothenemus hampei genoomis on geen HhMAN1, mis sarnaneb bakteriaalsete geenidega. Arvatakse, et see on pärit bakteritelt mardika seedekulglast.

Kunstlik horisontaalne geeniülekanne

Insenergeneetika on põhimõtteliselt geenide ülekandmine horisontaalselt, kuigi selleks kasutatakse kunstlikke ekspressioonikassette. "Uinuva kaunitari" transposoonsüsteem arendati välja sünteetiliseks geene ülekandvaks vahendajaks, mis baseerus teadaoleval Tc1/meremees-transposoonide võimes sisse tungida väga erinevate liikide genoomidesse. Seda süsteemi on kasutatud geenijärjestuste sisendamiseks mitmete loomade genoomidesse.

Tähtsus evolutsioonis

Fülogeneetiline elu puu 16s rRNA subühiku analüüsi alusel

Horisontaalne geeniülekanne on võimalikuks segavaks faktoriks fülogeneesipuude konstrueerimisel ühe geeni järjestuse järgi. Näiteks kui kaks omavahel kaugelt suguluses olevat bakterit vahetavad geeni, siis neid liike sisaldaval puul märgitakse nad lähedasteks sugulasteks, kuna võrdluse aluseks olev geen on identne. Seda isegi siis, kui ülejäänud geenid on erinevad. Seetõttu on tihti parem kasutada teistsugust informatsiooni fülogeneesipuudelt järelduste tegemiseks, nagu geenide olemasolu või puudumise hindamine ja kaasata fülogeneetilisse analüüsi võimalikult lai valik geene.

Levinuim geen, mille põhjal koostatakse prokarüootide fülogeneetilisi suhteid, on 16S rRNA geen. Selle järjestused on küllalt konserveerunud lähedaste sugulaste määramiseks, kuid samas piisavalt muutuvad, et erinevusi mõõta. Viimastel aastatel on arutletud, et ka need geenid võivad horisontaalselt üle kanduda. Ehkki see võib toimuda harva, tuleks siiski 16S rRNA põhjal konstrueeritud fülogeneesipuid uuesti hinnata.

Bioloog Johann Peter Gogarten soovitab, et hiljutiste genoomianalüüside valguses tuleks traditsiooniline "puu" asendada "mosaiigiga", mis kirjeldaks erineva ajalooga geenide kombinatsiooni genoomides. Ning "võrk" oleks sobiv metafoor visualiseerimaks tihedat geeniülekannet mikroobide vahel.

Kasutades üksikuid geene fülogeneetiliste markeritena, on horisontaalse geeniülekande tõttu raske jälgida organismi fülogeneesi.

Geenid

Leidub tõendeid, et ajalooliselt on toimunud horisontaalset ülekannet järgmiste geenide puhul:

• Lükopeeni tsüklaas, mis on vajalik karotenoidide biosünteesiks, rohelise väävlibakteri ja tsüanobakteri vahel.
• TetO geen, mis annab resistentsuse tetratsükliinile, Campylobacter jejuni vahel.

Williamsi sündroom

Williamsi sündroom ehk Williamsi-Beureni sündroom (lühend WBS) on inimestel kaasasündinud haruldane sündroom. Williamsi sündroomi põhjustab umbes 26 geeni pikkune mikrodeletsioon 7. kromosoomi pikas õlas. Williamsi-Beureni sündroomi identifitseeris J. C. P. Williams aastal 1961 Uus-Meremaal ja selle esinemissagedus on 1:7500 kuni 1:20000 sünni kohta.

Williamsi sündroom
Klassifikatsioon ja välisallikad
RHK-10	QQ.93.8
RHK-9	758.9
OMIM	194050
MedlinePlus	001116
eMedicine	ped/2439
MeSH	D018980

Williamsi sündroomiga haigetele on iseloomulikud "haldjalikud" näojooned koos madala ninajuurega, ebaharilikult rõõmsameelne käitumine ja sundimatu suhtlemine võõrastega, arenguline mahajäämus koos hästi arenenud keeleoskusega ning kardiovaskulaarsed häired, näiteks aordiklapi stenoos ja hüperkaltseemia.

Sümptomid

Williamsi sündroomiga inimestel avalduvad sümptomid võivad ulatuda kergetest väga raskete vormideni, näiteks:

• kaasasündinud südamehaigused
• näoluustiku anomaaliad nagu hüpertelorism ja mikrognaatia ehk pisilõugsus
• närvisüsteemi töö häired
• õpiraskused
• psüühikahäired
• vaegkuulmine (conductive jasensorineuraalne vaegkuulmine)
• kaltsiumipuudus – hüpoparatüroidismi tõttu krampidega ja ilma
• kaltsiumiliigsus
• kasvupeetus hüpoparatüroidismi jms tõttu
• autoimmuunhaigused
• immuunpuudulikkus
• neeru anomaaliad
• seedekulgla häired
• laryngotracheoesophageal anomaaliad – raskused söömisel, neelamisel ja rääkimisel
• luustiku anomaaliad

Poor little birdie teased, viktoriaanliku ajastu illustraatori Richard Doyle'i kujutatud haldjas näojoontega, mida seostatakse Williamsi sündroomiga

Kõige sagedasemad sümptomid on vaimne alaareng, südamerikked ja ebatavalised näojooned. Teised sümptomid hõlmavad kasvupeetust lapseeas ja madalat lihastoonust. Enamikul Williamsi sündroomiga patsientidel on kõrgelt arenenud verbaalsed võimed ning nad on väga suhtlusaltid, omades nii-öelda kokteilipeo tüüpi iseloomu, mida iseloomustab märkimisväärne hulk kognitiivseid tugevusi ja nõrkusi. Suheldes keskenduvad sügavalt teiste inimeste silmadele. Patsientidel on tihti laiad hambavahed, pikk vagu ülahuule kohal ja lamenenud ninajuur. Samuti esineb neil palju südame- ja veresoonkonna haigusi, millest sagedamini südamekahinaid, suuremate veresoonte ahenemist ning aordiklapi stenoosi. Esineda võivad veel häired seede- ja erituselundkonna toimises nagu ägedad või kauakestvad koolikud (gaasivalud), alakõhuvalud ja divertikuliit (soole väljasopistuste ehk divertiikulite põletik), enurees (voodimärgamine) ja urineerimishäired, maloklusioon (hambumushäire) ja nõrk hambaemail, samuti hormonaalsed probleemid, millest sagedamini esineb hüperkaltseemia (kõrgenenud kaltsiumi tase veres). Lastel on kirjeldatud hüpotüreoosi (kilpnäärme alatalitlust), kuid selle esinemist täiskasvanutel pole tõestatud. Diabeeti on kirjeldatud täiskasvanutel juba 21-aastaselt.

Williamsi sündroomi põdevatel lastel ja täiskasvanutel võivad kaasuda aktiivsus- ja tähelepanuhäire sümptomid.

Williamsi sündroomiga patsiendid kannatavad tihti hüperakuusi (ülitundlikkus helide suhtes) ja fonofoobia (hirm valjude helide ees) all, mis sarnaneb müra indutseeritud kuulmislangusega, kuid võib olla põhjustatud kuulmisnärvi talitlushäirest. 

Siiski võivad nad demonstreerida suurt kiindumust muusikasse ja omada väga head muusikalist kuulmist ning helitunnetust. Samuti näib esinevat tihedamini vasakukäelisust ja vasaku silma domineerimist. Williamsi sündroomiga patsientidel on täheldatud ka suurenenud ärevust ning foobiate teket, mis võib olla seotud hüperakuusiga.

Kirjeldatud on ka probleeme visuaalse protsessinguga, kuid see tuleneb pigem raskustest toime tulla esemete asukoha määramisega ruumis kui probleemidest esemete sügavuse tajumisega.

Grupi Williamsi sündroomi põdevate lastega tehtud eksperiment näitas, et erinevalt tervetest lastest puuduvad neil märgid rassiliste eelarvamuste omamisest.

Tähelepanuväärne Williamsi sündroomi puhul on see, et tänu haigusele esinevad topeltseosed verbaalse ja kujundliku mõtlemise vahel. Patsiendid võivad olla kõrgelt arenenud verbaalsete võimetega. Kui Williamsi sündroomiga lastel paluda nimetada rida loomi, siis võivad nad loetleda väga laia valiku olendeid, nagu koaala, mõõkhambuline tiiger, kotkad, ükssarvik, merilõvi, jakk, kaljukits ja "Brontosaurus rex".

Mõned kultuuriajaloolased usuvad, et omadussõna "haldjalik" võeti kasutusele, et kirjeldada Williamsi sündroomiga inimeste näojooni, sest enne seda, kui mõisteti WBS-i teaduslikke põhjuseid, uskusid inimesed, et vastava haiguse all kannatajad, kes võrreldes teiste inimestega olid väga võluvad ja ebatavaliselt südamlikud, olid õnnistatud ebaharilike, isegi maagiliste võimetega. Seda on tihti peetud haldjate ning teiste "heade olendite" päritoluks folklooris. Kuigi Williamsi sündroomiga indiviide on kirjanduses tihti kirjeldatud kui haldjaliku näoga inimesi, ütleb Steven Pinker oma raamatus "The Language Instinct", et tema jaoks näevad nad rohkem välja kui Mick Jagger.

Närvisüsteem

Mitmete geenide puudumine Williamsi sündroomiga patsientidel mõjutab oluliselt aju funktsioone, hõlmates hälbeid väikeajus, paremas kiirusagaras ja vasaku otsmikusagara piirkonnas. See muster on kooskõlas visuaal-ruumiliste häiretega ning probleemidega käitumise ajastamisel, mida on Williamsi sündroomiga patsientidel tihti täheldatud. Frontaal-väikeaju-rajad on seotud käitumise ajastamisega ning neokorteksi parietaal-dorsaalpiirkonnad tegelevad visuaalse protsessinguga, mis toetab keskkonna (kuid mitte nägude) visuaal-ruumilist analüüsi. Williamsi sündroomiga inimesed on tavaliselt sõbralikud, ülijutukad ning võivad tihti pahvatada, mis demonstreerib dorsaal-ventraalsetest puudujääkidest tulenevat sisemiste piirangute vähenemist. On tehtud ka uuringuid, mis näitavad Williamsi sündroomiga inimeste mandelkeha suurenemist, võrreldes seda mandelkeha keskmise suurusega inimestel. Teades, et mandelkeha kontrollib inimeste hirmutunnetust, võib näha, miks on WBSiga indiviidid altid suhtlema kõigiga, kaasa arvatud võõrastega.

2010. aasta uuringud näitasid vasaku auditoorse korteksi suurenemist ning selle kõrgemat aktivatsiooni, mida interpreteeritakse kui neuraalset korrelatsiooni nende rütmitunnetuse ja kiindumusega muusikasse. Sarnase suurusega auditoorseid kortekseid on varem leitud ainult professionaalsetel muusikutel.

Põhjused

Williamsi sündroomi geenid
ASL · BAZ1B · BCL7B · CLDN3 · CLDN4 CLIP2 · EIF4H · ELN · FZD9 · FKBP6 GTF2I · GTF2IRD1 · HIP1 · KCTD7 LAT2 · LIMK1 · MDH2 · NCF1 NSUN5 · POR · RFC2 · STX1A · TBL2 TRIM50 · TRIM73 · TRIM74 WBSCR14 · WBSCR18 · WBSCR21 WBSCR22 · WBSCR23 · WBSCR24 WBSCR27 · WBSCR28

Williamsi sündroomi põhjustab geneetilise materjali mikrodeletsioon 7. kromosoomi q11.23 regioonis. Deleteeritud piirkond hõlmab rohkem kui 25 geeni ning teadlased usuvad, et neist mitmete geenide puudumine põhjustabki selle haiguse iseloomulikke jooni. CLIP2, ELN, GTF2I, GTF2IRD1 ja LIMK1 on geenide seas, mis tüüpiliselt on Williamsi sündroomiga patsientide genoomist deleteerunud. Teadlased on leidnud, et elastiini kodeeriva ELN geeni puudumine on seotud sidekoe haigustega ja kardiovaskulaarsete häiretega (eriti aordiklapi stenoos ja mitraalklapi stenoos), mida esineb paljudel Williamsi sündroomiga inimestel. Uuringud viitavad, et LIMK1, GTF2I, GTF2IRD1 ja võib-olla veel mõnede teiste geenide deletsioon võib aidata seletada iseloomulikke probleeme visuaal-ruumilistes ülesannetes. Lisaks on tõendeid, et mitmete geenide, kaasa arvatud CLIP2 puudumine võib kaasa aidata unikaalsete käitumuslike iseärasuste tekkele, õpiraskustele ja teistele kognitiivsetele häiretele, mis on seotud Williamsi sündroomiga.

Diagnoosimine

Indiviidide väliste tunnuste põhjal klassifitseerimine ei ole piisav. Tänapäeval kasutatakse diagnoosi kinnitamiseks geneetilisi teste, mille korraldavad geneetikud koostöös laboritega.

Eristusdiagnoos

• DiGeorge'i sündroom
• loote alkoholisündroom ehk fetaalalkoholisündroom
• CATCH-22 ehk VCFS sündroom ka 22q11 kromosoomi mikrodeletsioon
• D-vitamiini ülitundlikkus
• tüümuse hüpoplaasia
• kõrvalkilpnäärmete anomaaliad ja puudumine jtm.

Ravi

Williamsi sündroomile ei ole ravi. Soovitatav on vältida liigse kaltsiumi ja D-vitamiini tarvitamist, liiga suure vere kaltsiumisisalduse korral tuleb seda ravida. Veresoonte ahenemine võib olla oluline terviseprobleem, mida tuleb ravida individuaalselt. Liigeste jäikuse korral on vajalik füsioteraapia. Williamsi sündroomiga lapsi saab aidata ka arengu- ja kõneteraapiaga (verbaalsed tugevused aitavad hüvitada nõrkusi). Ülejäänud raviviisid põhinevad patsiendi konkreetsetel sümptomitel. Ameerika Pediaatrite Akadeemia on avaldanud juhtnöörid, mis sisaldavad kardioloogilist, arengu-, psühholoogilist ja hariduslikku hinnangut ning palju soovitusi, kuidas Williamsi sündroomi korral käituda ja milleks valmis olla.

Kirurgiline ravi

Williamsi sündroomiga inimesed võivad vajada kardiokirurgilist operatiivset ravi, korrigeerimaks kaasasündinud aordi stenoose (näiteks aordiklapi stenoos jm).

Aneuploidsus

Aneuploidsus on mutatsioon, mille puhul on rakus ebanormaalne arv kromosoome. Üleliigne või puuduv kromosoom on geneetiliste anomaaliate sagedaseks põhjuseks. Lisaks on ka mõnedel vähirakkudel ebanormaalne arv kromosoome. Aneuploidsus tekib, kui rakujagunemise käigus ei jagune kromosoomid kahe raku vahel õigesti.

Kromosoomianomaaliad tekivad 1 juhul 160 sünnist. See juhtub tavaliselt siis, kui rakus algab tsütokinees enne karüokineesi lõppemist. Enamikul aneuploidsuse juhtudest peatub loote areng, aga on võimalus aneuploidse organismi sünniks. Kõige tavalisemalt on sündinutel lisakromosoom 21., 18., või 13. kromosoomi paaris.

Eri liikidel on erinev arv kromosoome ja seega termin "aneuploidus" tähendab, et kromosoomide arv on ebanormaalne vastava liigi jaoks.

Terminoloogia

Kromosoomistikku, milles on normaalsest erinev arv kromosoome, nimetatakse heteroploidseks. Õige kromosoomide arvuga kromosoomistikku nimetatakse euploidseks.

Kromosoomide arv	Nimetus	Kirjeldus
1	monosoomia	Monosoomia tähendab, et normaalsest kromosoomistikust on üks kromosoom puudu. Osaline monosoomia võib esineda balansseerimata translokatsioonide või deletsioonide puhul (ainult osa kromosoomist on ühekordselt). Sugukromosoomide monosoomia (45, X) põhjustab Turneri sündroomi
2	disoomia	Disoomia on kahe kromosoomi olemasolu. Organismidel, kellel on kaks kromosoomi kromosoomikomplektis (diploidsed), on see normaalne olek, näiteks inimesed. Organismidel, kelle kromosoomikomplektis on kolm või rohkem kromosoomi, on disoomia aneuploidne kromosoomistik. Uniparentaalse disoomia puhul tulevad mõlemad kromosoomid ühelt vanemalt (teiselt vanemalt kromosoomi ei pärita)
3	trisoomia	Trisoomia tähendab kolme kromosoomi olemasolu normaalse kahe asemel. Lisakromosoomi 21. paaris, mis esineb Downi sündroomi puhul, nimetatakse trisoomia 21-ks. Inimestes on veel levinud trisoomia 18 ja trisoomia 13, mida nimetatakse vastavalt Edwardsi sündroomiks ja Patau sündroomiks. Lisaks on ka võimalik sugukromosoomide trisoomia (47, XXX), (47, XXY) ja (47, XYY)
4 või 5	tetra- või pentasoomia	Tetrasoomia ja pentasoomia on nelja või viie kromosoomi olemasolu ühes kromosoomikomplektis. Seda juhtub autosoomide puhul harva, aga inimestel on esinenud sugukromosoomide tetrasoomiat ja pentasoomiat (XXXX, XXYY, XXXXX, XXXXY ja XYYYY)[4]

Tekkemehhanismid

Kromosoomide vale jaotumine mitoosi käigus on põhjustatud nõrgestatud mitootilistest kontrollpunktidest. Mitootilised kontrollpunktid lõpetavad või lükkavad edasi raku jagunemise, kuni kõik raku osad on valmis järgmisse faasi minema. Kui kontrollpunkt on nõrgenenud, siis näiteks ei pruugi rakk tähele panna, et kromosoomide paar ei ole liikunud raku keskele. Sel juhul jaotuks enamik kromosoome normaalselt (üks kromatiid igas rakus), aga osa kromosoomidest ei eralduks üldse. Viimasel juhul tekiks üks tütarrakk puuduva kromosoomiga ja teine tütarrakk üleliigse kromosoomiga.

Mitootilised kontrollpunktid võivad olla ka täielikult peatunud ning lõpetada kromatiidide lahknemise mitmetes kromosoomides korraga.

Multipolaarsus on olukord, kui rakus on rohkem kui kaks mitoositsentrit. Sellise mitootilise jagunemise tulemusel tekib üks rakk iga mitoositsentri kohta ning igal rakul on ettearvamatu kromosoomistik.^[5]

Monopolaarsuse korral tekib ainult üks mitoositsenter. Selle tulemusel tekib üks tütarrakk, millel on kromosoome topelt.

Vahepealne tetraploid võib tekkida monopolaarse jagunemise mehhanismi korral. Sel juhul on rakus kromosoome tavalise rakuga võrreldes topelt. Tekib topeltarv mitoosipoolusi ja moodustub neli tütarrakku. Tütarrakkudes on normaalne arv kromosoome, kuid etteaimamatu kromosoomistik.

Somaatiline mosaiiksus närvisüsteemis

Somaatiliseks mosaiiksuseks nimetatakse olukorda, kus kromosoomide arv erineb tavalistest ainult osal indiviidi rakkudest. Üldiselt on mosaiikse aneuploidsusega inimestel antud haiguse kergem vorm, võrreldes täieliku trisoomiaga inimestega. Paljude autosoomsete trisoomiate puhul jäävad ellu vaid mosaiiksed juhud. Mosaiikset aneuploidsust esineb imetajate ajudes olevates rakkudes. Normaalse inimese ajust (proovid võeti kuuelt 2–86-aastaselt inimeselt) on leitud 21. kromosoomi mosaiikset aneuploidsust (keskmiselt 4% analüüsitud neuronitest). See madalatasemeline aneuploidsus tekib neuraalsetes eellasrakkudes. Antud aneuploidsust põhjustab defekt kromosoomide lahknemises raku jagunemise ajal ja selle defekti tulemusena tekivad vigase kromosoomistikuga neuronid, mis lülituvad tavalisse süsteemi.

Somaatiline mosaiiksus vähi korral

Aneuploidsus on omane mitmetele onkogeneesi ehk vähitekke tüüpidele ning esineb peaaegu kõigi vähi vormide korral. Somaatilist mosaiiksust leidub pea kõigis vähirakkudes, sh trisoomia 12 kroonilise lümfoidse leukeemia (KLL) ja trisoomia 8 ägeda müeloidse leukeemia (AML) rakkudes. Viimased kaks vähirakkude mosaiikse aneuploidsuse vormi tekivad teistsuguste mehhanismide kaudu, kui neid võrrelda teiste vähi vormide tekkemehhanismidega. Näiteks kromosoomide ebastabiilsusega, mille põhjuseks on vähirakkude mitootilise jagunemise defektid. Ka vigased mitootilised kontrollpunktid on onkogeensete protsesside põhjuseks ja võivad viia aneuploidsuseni. p53 kaotus põhjustab genoomset ebastabiilsust, mis sageli põhjustab genotüübis aneuploidsust. 

Uuringud näitavad, et aneuploidsus põhjustab otseselt kartsinogeneesi, segades vahele täiskasvanud tüvirakkude 

asümmeetrilisele jagunemisele. Erinevate tekkemehhanismide tõttu uuritakse kõiki aneuploidsust põhjustavaid molekulaarsed protsesse, et leida vähile ravim.

Aneuploidsust põhjustavad tegurid

Mitmed mutageensed kantserogeenid põhjustavad aneuploidsust. Näiteks röntgenikiired lõhuvad kromosoomi tükkideks või võivad muuta mitoositsentri aparaati ning põhjustavad sellega aneuploidsust. Muud kemikaalid (näiteks kolhitsiin) võivad põhjustada aneuploidsust mikrotuubulite 

polümerasitsiooni rikkumisega.

Inimese kromosoomid

Igas normaalses inimese rakus on 23 paari kromosoome (kokku 46), välja arvatud erütrotsüütides ja haploidsetes 

gameetides. Igast paarist üks kromosoom päritakse isalt ja teine emalt. Karüotüübis on esimesed 22 kromosoomi paari (autosoomid) nummerdatud ühest kahekümne kaheni ja järjestatud suuremast väiksemani. 23. kromosoomide paar on sugukromosoomid. Tervel naisel on kaks X-kromosoomi ning tervel mehel üks X-kromosoom ja üks Y-kromosoom.

Normaalse mehe karüotüüp

Meioosi käigus sugurakud jagunevad ja mõlemal tekkinud poolel peaks olema sama arv kromosoome. Vigase meioosi korral võib sattuda terve paar kromosoome ühte gameeti ja teise gameeti ei jää ühtegi kromosoomi.

Enamus embrüoid ei ela kromosoomi puudumist või üleliigsust üle ja nende areng peatub. Kõige tavalisem aneuploidsus inimestel on trisoomia 16, kuigi selle kromosoomi anomaalia täieliku vormiga looted ei jää ellu. Ellu jäävad osalise trisoomia 16-ga sündinud lapsed, kelle mõnedes rakkudes on 16. paaris kolmas kromosoom, aga mitte kõigis rakkudes. Kõige sagedasemalt suudavad vastsündinud üle elada trisoomia 21, mis põhjustab Downi sündroomi. Selle tõenäosus on 1 juhtum 660 sünnist. Trisoomia 18 (Edwardsi sündroom) tekib 1 sünd 10 000 kohta ja trisoomia 13 (Patau sündroom) 1 sünd 10 000 kohta. 10% trisoomia 18 või trisoomia 13-ga vastsündinutest elab üheaastaseks.

Diagnoos

Näide trisoomia 7 ja trisoomia 19 kohta, mis tehti kindlaks fluorestseeruva in situ hübridisatsiooni (FISH) abil

Suguliselt päritavat aneuploidsust saab diagnoosida karüotüpeerimisega. Selle protsessi käigus rakuproov fikseeritakse ja värvitakse, et tekiks tüüpiline kromosomaalsete vöötide muster ning seda pilti analüüsitakse. Kasutusel on ka teisi tehnikaid: Fluorestseeruv in situ hübridisatsioon (FISH), lühikeste üksteise järel paiknevate korduste kvantitatiivne PCR, kvantitatiivne fluorestseeruv PCR (QF-PCR), kvantitatiivne PCR doosi analüüs, üksiku nukleotiidi polümorfismide kvantitatiivne massispektromeetria ja võrdlev genoomne hübridisatsioon (CGH).

Antud teste saab ka enne sündi teha. Need näitavad, kas lootes esineb aneuploidsust või mitte. Selleks viiakse läbi amniotsentees ehk looteveeuuring või koorioni biopsia. 35-aastastel või vanematel rasedatel naistel soovitatakse teha sünnieelset diagnostikat, sest kromosomaalse aneuploidsuse tõenäosus tõuseb ema vanusega. Viimasel ajal on tekkinud uurimiseks uued ja lihtsamad meetodid, mille abil saadakse loote geneetiline materjal ema verest.

Tüübid

Legend

Värv	Olulisus
	Surmav
	Normaalse emase fenotüüp
	Normaalse isase fenotüüp
	Turneri sündroom (anomaaliaga emane)
	Klinefelteri sündroom (anomaaliaga isane)

Suguline

	0	X	XX	XXX	XXXX	XXXXX
0	00	X0	XX	XXX	XXXX	XXXXX
Y	Y0	XY	XXY	XXXY	XXXXY	XXXXXY
YY	YY	XYY	XXYY	XXXYY	XXXXYY	XXXXXYY
YYY	YYY	XYYY	XXYYY	XXXYYY	XXXXYYY	XXXXXYYY
YYYY	YYYY	XYYYY	XXYYYY	XXXYYYY	XXXXYYYY	XXXXXYYYY
YYYYY	YYYYY	XYYYYY	XXYYYYY	XXXYYYYY	XXXXYYYYY	XXXXXYYYYY

Legend

Värv	Olulisus
	Juhtum, kus täieliku trisoomiaga isend ei jää ellu
	Juhtum, kus täieliku trisoomiaga isend võib jääda ellu
	Juhtum, kus täieliku trisoomiaga isend jääb alati ellu

Autosoomne

#	Monosoomia	Trisoomia
1		Trisoomia 1
2		Trisoomia 2
3		Trisoomia 3
4	Wolf-Hirschhorni sündroom	Trisoomia 4
5	Cri du chat 5q deletsiooni sündroom	Trisoomia 5
6		Trisoomia 6
7	Williamsi sündroom	Trisoomia 7
8		Trisoomia 8
9		Trisoomia 9
10		Trisoomia 10
11	Jacobseni sündroom	Trisoomia 11
12		Trisoomia 12
13		Patau sündroom
14		Trisoomia 14
15	Angelmani sündroom Praderi-Willi sündroom	Trisoomia 15
16		Trisoomia 16
17	Milleri-Diekeri sündroom Smithi-Magenisi sündroom	Trisoomia 17
18	18q deletsiooni sündroom	Edwardsi sündroom
19		Trisoomia 19
20		Trisoomia 20
21		Downi sündroom
22	DiGeorge'i sündroom	Kassisilma sündroom Trisoomia 22

Triploidsus

Triploidsus on liigiomase kromosoomikomplekti kolmekordsus indiviidi (raku) kromosoomistikus.

Polüploidsus

Polüploidsus (inglise polyploidy) on indiviidi (raku) kromosoomikomplektide paljukordsus; haplofaasis (sugurakkudes) on kromosoomikomplekte rohkem kui üks (n > x) ja diplofaasis (viljastatud munarakkudes) rohkem kui kaks, tähistatakse (2n > 2x).

Polüploidsuse astet määratletakse diplofaasi kromosoomistiku kordsuse kaudu. Nõnda saab tuletada tri-, tetra-, heksa-, oktaploidsust ja nii edasi.

Polüploidsus on laialt levinud taimeriigis, loomariigis harva. Inimesele on polüploidsus reeglina surmav. Üliharva on sündinud ka triploidsusega lapsi.

Nähtust, kus ainult osa organismi (näiteks mõne koe või elundi) rakkudest on polüploidsed, nimetatakse polüsomaatiaks. See on paljude organismide (kaasa arvatud inimese) puhul normaalne nähtus.

Haplodiploidsus

Haplodiploidsus (inglise haplodiploidy) tähendab, et ühe soo organismidel on haploidsed rakud ja teisel sool diploidsed rakud.

Kõige sagedamini on isastel haploidsed rakud ja emastel diploidsed rakud (kuid võib olla ka vastupidi). Sellistel liikidel on isased arenenud viljastamata munadest ja emased viljastatud munadest. Haplodiploidsust on leitud putukate hulgast, eriti sipelgate, mesilaste ja herilaste seast.